Constituio bioqumica das diferentes membranas celulares implicaes funcionais
Constituição bioquímica das diferentes membranas celulares - implicações funcionais Bioquímica I Seminário orientado nº 09
Índice • • • Evolução do estudo da membrana celular Membrana Plasmática Estrutura Da Membrana (Modelo do Mosaico Fluído) Lípidos Proteínas Eritrócitos – Estudo das Proteínas da Membrana Glícidos na Membrana Celular Interacções entre os constituintes da Membrana Celular Funções da membrana Processos de transporte • • • Permeabilidade Transporte activo e passivo Outra divisão dos processos de transporte Canais iónicos Proteínas transportadoras
Evolução do estudo da membrana celular Até 1950 a existência de uma membrana celular era raramente mencionada em livros científicos, devido à falta de equipamento tecnológico.
OVERTON (1900) A passagem de uma substância através da membrana está relacionada com a sua natureza química. As substância apolares passam rapidamente através da membrana. As membranas celulares são compostas por lípidos.
LANGMUIR(1917) Propôs que a membrana celular fosse constituída por uma monocamada lipídica.
Gorter e Grendel (1925) Provaram que os lípidos conseguem formar uma bicamada; A área apresentada pelos lípidos era o dobro da área da superfície das células.
Davson e Danielli (1935) Apresentaram um novo modelo: uma “sandwich” de lípidos coberta por proteínas em ambos os lados. Foi um modelo aceite pela maioria dos cientistas.
Davson e Danielli (1940) Apresentaram, posteriormente, uma versão diferente, na qual havia a existência de poros.
1960 Os avanços tecnológicos permitiram um estudo mais profundo: Técnica de congelamento; Microscópico electrónico.
Singer e Nicholson (1972) n Seguia a ideia anteriormente proposta. n No entanto, as proteínas apresentam-se na membrana de uma forma globular. n A posição das proteínas não é fixa, movem-se como um fluido. Modelo do mosaico fluido.
Membrana Plasmática Ä Define os limites da célula e mantém as diferenças essenciais entre o citoplasma e o ambiente extracelular; Ä Regulam o tráfego molecular; Ä Organizam sequências complexas de reacções; Ä São o centro da conservação da energia biológica; Ä São flexíveis, auto-adesivas e selectivamente permeáveis a solutos polares; Ä Tem a capacidade de se fundir (endocitose/exocitose);
Estrutura Da Membrana (Modelo do Mosaico Fluído) Ä Camada dupla Composição das membranas: de lípidos anfipáticos ( fosfolípidos ); • Ä55% Proteínas; fosfolípidos; • Ä25% Glicolìpidos; proteínas; • Ä13% Glicoproteínas; colesterol; • 4% outros lípidos; • 3% Hidratos de carbono;
Fluidez da membrana - Temperatura ( temperatura de transição ); - Insaturações da configuração cis; - Colesterol;
Mobilidade dos lípidos e das proteínas: - difusão lateral; difusão transversa (flip-flop); Rotação; Flexão; Assimetria da bicamada lipidica: - As membranas são estrutural e funcionalmente assimétricas; - As superfícies interna e externa da membrana têm componentes e actividades enzimáticas diferentes (ex: bomba que regula a concentração Na+ e K+);
Fosfolípido
esfingolípidos fosfatidilserina fosfatidiletanolamina fosfolípidos glicerolfosfolípidos colesterol fosfatidilcolina fosfatidilinositol Membrana celular periféricas proteínas transmembranares integrais ligados a ácidos gordos ligados ao fosfatidilinositol glucolípidos glúcidos glucoproteínas proteoglicanos
Lípidos Fosfolípidos – glicerolfosfolípidos Constituição: - um molécula de glicerol - duas cadeias de ácido gordo - um grupo fosfato - uma molécula polar Cadeia hidrocarbonada apolar Ligação dupla
Os ácidos gordos podem estar saturados ou insaturados, influenciando: comprimento das cadeias carbonadas fluidez da membrana
Lípidos Fosfolípidos – glicerolfosfolípido Função principal: Constituição da membrana biológica
Lípidos Fosfolípidos – glicerolfosfolípidos INOSITOL FOSFATO GLICEROL ÁCIDO GORDO fosfatidilinositol
Lípidos Fosfolípidos – esfingolípidos Constituição: - um molécula de esfingosina - uma cadeia de ácido gordo ceramida - um grupo fosfato - uma molécula polar (colina ou etanolamina)
Lípidos Fosfolípidos – esfingolípidos Um exemplo de um esfingolípido é a esfingomielina (ceramida + grupo fosfato + colina)
esfingolípidos fosfatidilserina fosfatidiletanolamina fosfolípidos glicerolfosfolípidos colesterol fosfatidilcolina fosfatidilinositol Membrana celular periféricas proteínas transmembranares integrais ligados a ácidos gordos ligados ao fosfatidilinositol glucolípidos glúcidos glucoproteínas proteoglicanos
Lípidos Colesterol Constituição: - grupo hidroxilo - estrutura cíclica - cadeia hidrocarbonada
Resumindo:
esfingolípidos fosfatidilserina fosfatidiletanolamina fosfolípidos glicerolfosfolípidos colesterol fosfatidilcolina fosfatidilinositol Membrana celular periféricas proteínas transmembranares integrais ligados a ácidos gordos ligados ao fosfatidilinositol glucolípidos glúcidos glucoproteínas proteoglicanos
Proteínas Estão envolvidas: transporte na sinalização celular
Proteínas Proteína ligada ao fosfatidilinositol Integrais Proteínas transmembranares Proteína ligada ao ácido gordo
Proteínas Periféricas
Eritrócitos – Estudo das Proteínas da Membrana Razões: • Disponíveis em grandes quantidades • Células anucleadas e sem organelos Preparação das membranas: • As células são colocadas num meio hipotónico • Fluxo de água para o interior da célula lise celular, libertação da Hb e de outras proteínas citosólicas solúveis A membrana plasmática é a única membrana e, portanto, pode ser isolada sem contaminações de membranas internas.
Tipos de proteínas: • Espectrina • Mais abundante 25% da massa de proteínas associadas à membrana • Principal componente da rede de proteínas (citoesqueleto) mantem a integridade estrutural e a forma bicôncava • Formada por uma cadeia α e uma β. As cadeias encontram-se enroladas entre si proteína fibrosa • Anquirina • A anquirina liga a espectrina à banda 3 • Actina pertence ao citosqueleto • Banda 3 • Glicoforina • Proteína transmembranar 2 • Canal iónico permite o transporte de CO na forma de bicarbonato • Glicoproteína exposta na superfície externa dos eritrócitos • Contem 60% do peso dos glícidos • Proteína pequena, transmembranar de passagem única • Banda 4. 1 liga a glicoforina a actina Padrão das proteínas dos eritrócitos humanos submetidas a uma electroforese em gel de poliacrilamida
Glícidos grupo aldeído (CHO) • Grupos funcionais grupo cetónico (C=O) Fórmula geral grupo hidroxilo (OH) fortes interacções com água permite fortes interacções com grupos funcionais fortes interacções inter- e intramoleculares por ligações H • Metabolismos energético • Funções glicose • Reservas de carbono e energia glicogénio e amido • Estrutura dos ácidos nucleicos ribose e desoxiribose • Estruturas de suporte • Reconhecimento celular celulose e quitina glicoproteínas
Os hidratos de carbono classificam-se de acordo com Tamanho da cadeia carbonatada Número de unidades de açúcar Localização dos grupos funcionais Formação de um dissacarídeo Monossacarídeos Oligossacarídeos monossacarídeos combinação de 2 a dez Polissacarídeos combinação de mais de dez monossacarídeos (ex: glicogénio, amido, celulose)
Glícidos na Membrana Celular • São exclusivamente encontrados na monocamada externa da membrana plasmática 2 -3% Glicocálice Glicolípidos Glicoproteínas desempenha inúmeras funções, por exemplo: • inibição do crescimento celular • adesão e reconhecimento celular • determinação de grupos sanguíneos
Glicolípidos Funções: Galactocerebrosídeo • Auxiliar a protecção da membrana • A presença de glicolípidos carregados altera o campo eléctrico através da membrana e das concentrações de iões na superfície da membrana Glicolípido neutro • O mais complexo dos glicolípidos. Gangliosídeo • Participam nos processos de reconhecimento celular • Contem oligossacarídeos com um ou mais resíduos de ácido siálico. • Mais abundantes na membrana das células nervosas Ácido siálico
Glicoproteínas A grande maioria das proteínas transmembranares é glicosilada. As glicoproteínas formadas no meio intracelular, forma excretadas para o espaço extracelular e então absorvidas na superfície da célula. Os glícidos ligam-se covalentemente às proteínas.
Interacções entre os constituintes da Membrana Celular Lípidos e proteínas vs Glícidos Fosfolípidos vs Proteínas Anulus lipídico Colestrol vs Fosfolípidos
Funções da membrana n n n Delimitação e isolamento Controlo do transporte Recepção e transmissão de sinais extracelulares Catálise enzimática Interacções com outras células Ancoragem do citoesqueleto
Processos de transporte Permeabilidade n Permeabilidade selectiva • Tamanho • Polaridade n Difusão livre/difusão simples • Pequenas moléculas apolares (O 2, N 2, Benzol) • Pequenas moléculas polares, não carregadas (H 2 O, ureia, glicerol, CO 2, NH 3)
Processos de transporte Transporte activo e passivo n Transporte passivo • Difusão simples • Difusão facilitada • Canais proteicos (canais iónicos e porinas) • Proteínas transportadoras (permeases)
Processos de transporte Transporte activo e passivo n Transporte activo • Transporte activo primário ATPases do tipo P Ex. : bomba sódio-potássio • Transporte activo secundário Ex. : simporte de glicose com Na+
Processos de transporte Outra divisão dos processos de transporte n Uniporte Ex. : Transporte de glicose nas células hepáticas n Simporte Ex. : Transporte de aminoácidos/glicose, com Na+, nas células epiteliais do intestino delgado e dos rins n Antiporte Ex. : Trocadores aniónicos (eritrócito- HCO 3 -/Cl-) Trocador de Na+ e Ca 2+
Processos de transporte ØTransporte passivo ØDifusão facilitada Canais iónicos Iões (Na+, K+, Ca 2+…) n permitem a passagem de Direcção gradiente electroquímico • Gradiente de concentração • Potencial de membrana
Processos de transporte ØTransporte passivo ØDifusão facilitada Canais iónicos permitem a passagem de Iões (Na+, K+, Ca 2+…) n Canais iónicos • Regulados por voltagem • Regulados por ligantes acetilcolina • Passivos Ex. : canais de Na+ Ex. : receptores nicotínicos para
Processos de transporte ØTransporte passivo ØDifusão facilitada Proteínas transportadoras Permeases • Transportadores de glicose ( Glut-1, Glut-2, Glut-3, Glut 4, Glut-5) • Aquaporina (Aquaporina-1, Aquaporina-2)
Processos de transporte Transporte activo
Processos de transporte Simporte/antiporte/ transporte activo secundário
Bibliografia n. RAWN, J. David, “BIOQUIMICA”, Mc. Graw INTERAMERICANA DE ESPAÑA, 1989, pp. 209 -232. Hill – STRYER, Lubert, BERG Jeremy M. , TYMOCZKO, John L. , “BIOQUIMICA”, Guarnabora Koobam Editora, 2004, pp. 333 -358. n n. KOOLMAN, Jan, RÖHM, Klaus-Heinrich, “BIOQUIMICA Texto e Atlas”, Artmed, 2005, pp. 215 -225
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